Автоматизированный электропривод многоканатной подъемной установки (стр. 5 из 6)

где R_зтв - входное сопротивление регулятора тока возбуждения, Ом;

Т_в - постоянная времени обмотки возбуждения, с;

r_в - сопротивление обмотки возбуждения, Ом;

а_тв - коэффициент настройки контура на модульный оптимум;

Т¢_mв - постоянная времени контура тока возбуждения, с;

К_тв - передаточный коэффициент тиристорного возбудителя;

К_в - передаточный коэффициент обратной связи.

3.2.8. Установившиеся уровни выходного напряжения регулятора тока возбуждения для номинального и форсированного режимов U_{ртв ном}U_{ртв ф} рассчитаем по формулам:

(3.8)

где U_{в ном} - номинальное напряжение обмотки возбуждения, В;

К_тв - передаточный коэффициент обмотки возбуждения;

К_ф - коэффициент форсировки.

Окончательно выберем ячейку датчика тока ДТ-3АИ (УБСР-АИ).

3.3. Расчет контура регулирования тока якорной цепи

Структурная и функциональная схемы контура регулирования тока якорной цепи представлена на рис.3.2.

3.3.1. Постоянную времени фильтра Т_фт на входе датчика тока рассчитываем по формуле:

(3.9)

где к=5¸6 - коэффициент, учитывающий уменьшение уровня пульсаций [3]

m=12 - пульсация сигнала за период для двойной трехфазной мостовой схемы;

f=50Гц - частота питающей сети.

3.3.2. Емкость Т-образного фильтра рассчитаем по формуле:

С_ф=Т_фт/R_ф=0,00125/100=12,5 мкФ, (3.10)

где R_ф - сопротивление, принимаемое в пределах 10¸100 Ом.

3.3.3. Эквивалентную не компенсируемую постоянную времени контура тока вычислим по формуле:

Т¢_mт=Т_mт+Т_фт=0,02+0,00125=0,02125 с, (3.11)

где Т_mт=0,02с - постоянная времени тиристорного преобразователя.

Решение: примем согласованное управление током якоря I_я и током возбуждения I_в в функции напряжения на выходе регулятора скорости U_рс.

Применим условие начала реверсирования I_в/I_я=0,5I, т.е. уровень тока якоря, с которого начинается изменение тока возбуждения, составляет

i_{я рев}=0,5.

3.3.4. Допустимое значение скорости изменения тока якоря рассчитывается по формуле:

(3.12)

где К_п=2 - коэффициент, учитывающий перегрузку по току якоря [3];

Т_в - постоянная времени обмотки возбуждения двигателя, с;

К_ф - коэффициент форсировки;

i_{я рев} - относительное значение тока якоря, при котором начинается изменение тока возбуждения (реверс).

3.3.5. Максимальное значение параметра настройки регулятора тока а_т определяется из условия:

(3.13)

Решение: Параметр настройки регулятора тока принять по условию модульного оптимума, т.е. а_т=2.

3.3.6. Передаточный коэффициент обратной связи контура тока определяются по формуле:

(3.14)

где R_зт иR_т - входные сопротивления регулятора тока, отношение которых принимается равным единице;

U_{дт max} - не должно превышать 15 В (напряжение питания УБСР-АИ)

3.3.7. Коэффициент шунта определяется по паспортным данным:

К_ш=U_{ш ном} /I_{ш ном}=0,075/10000=75×10^-6 В/А, (3.15)

где U_{ш ном}=75 мВ для шунта 75 ШСМ [3];

I_{ш ном} - номинальный ток шунта.

3.3.8. Коэффициент датчика тока определяется по формуле:

(3.16)

3.3.9. Параметры регулятора тока вычисляем по формуле:

(3.17)

R_от=Т_я/С_от=0,08×10^-3/(2×10^-6×0,01438)=2,78 кОм,

где Т_ит - постоянная времени интегральной части ПИ-регулятора, с;

С_от=2¸3мкФ - емкость обратной связи регулятора токам [3];

Т_я=L_я/R_я - постоянная времени якорной цепи, с;

К_тп, R_я, L_z - заданные величины.

3.3.10. Постоянная времени интегратора:

(3.18)

где i_{я max}=I_{я max}/I_{я ном}=7610/5740=1,33.

3.3.11. Коэффициент усиления нелинейного элемента в линейной зоне:

(3.19)

3.3.12. Сопротивление обратной связи R3 при R1=10 кОм:

R3=R1×К_нэ=10К_нэ=10×35,3=353 Ом. (3.20)

3.3.13. Входное сопротивление R4 для усилителя У2 при С1=3 мкФ:

R4=Т_ип/С1=3/(3×10^-6)=100 кОм. (3.21)

3.3.14. Напряжение ограничения усилителя У1:

(3.22)

3.3.15. Входное сопротивление R2 для усилителя У1:

R2=R1=10 кОм. (3.23)

3.4. Расчет контура регулирования скорости

3.4.1. Максимальное значение приращения движущего усилия DF_{ст max} определяют из условия:

DF_{ст max}£0,1F₁=0,1×339400=33,94 кН, (3.24)

где F₁ - движущее усилие, равное статическому в начальный момент времени, Н.

Решение: Примем максимальное значение движущего усилия, при котором в замкнутой системе регулирования скорость не должна изменится более, чем на 1%:

DV_max=0,01×16=0,16 м/с. (3.25)

3.4.2. Абсолютное значение статической ошибки в замкнутой системе управления DV_а определим по формуле:

(3.26)

где а_с=2 - параметр настройки регулятора скорости [3];

Т_mс=а²_т(Т_m+Т_фт)+Т_фс=4(0,02+0,0125)+0,02=0,15 с - эквивалентная не компенсируемая постоянная времени контура скорости, с;

а_т=2 - параметр настройки регулятора тока [3];

Т_m=0,02с - постоянная времени тиристорного преобразователя [3];

Т_фт - постоянная времени фильтра на входе датчика тока, с;

- постоянная времени фильтра на входе датчика скорости, с;

К=3 - кратность уменьшения пульсации напряжения тахогенератора [3];

- частота полюсных пульсаций тахогенератора, Гц;

К_К, К_V - заданные величины;

Т_м - электромеханическая постоянная времени электропривода, с; m, R_S - ранее рассчитанные величины.

3.4.3. Относительное значение статической ошибки при установившемся режиме в замкнутой системе определим по формуле:

DV%=(DV_a/V_max)100%=(0,054/16)100=0,34<1%. (3.27)

3.4.4. Время регулирования определили по формуле:

(3.28)

где d=0,03 - допустимая динамическая ошибка по скорости [3];

V_max - максимальная скорость движения подъемных сосудов, м/с;

а_max - максимальное ускорение в период разгона и замедления, м/с².

3.4.4. Масштаб времени Z определили по формуле:

Z=t_рег/t_нор=3/6=0,5 с, (3.29)

где t_нор=6 с - нормированное время переходного процесса [3].

Принимаем график переходного процесса для параметров Z=0,5, Q_т=0,15 [5].

3.4.5. Параметры настройки двухкратноинтегрирующего контура скорости определяем из условия равенства выражений:

в_са_с²а_т²Q_m²=2,5Z²; в_са_са_тQ_m=2,5Z. (3.30)

Отсюда в_с=2,5; а_с=Z/(а_тQ_m)=0,5/(2´0,15)=1,7. (3.31)

Решение: Приняли структурную и функциональную схемы контура регулирования скорости (рис.3.3)

3.4.6. Коэффициент обратной связи по скорости рассчитали по формуле:

(3.32)

где R_зс=R_с;

U_дс - напряжение, В, снимаемое с датчика скорости при скорости подъема V_max, м/с.

Используем ячейку датчика напряжения ДН-2АИ (УБСР-АИ), и присоединим его вход к выходу тахогенератора с помощью делителя напряжения R_д¢ и R_д². Принять |U_дс|=|V_max|[3].

3.4.7. Напряжение, снимаемое с тахогенератора, определили по формуле:

(3.33)

где U_{тг ном} - номинальное напряжение тахогенератора, В;

n_{тг ном} - номинальная частота вращения тахогенератора, об/мин;

n_{дв ном} - номинальная частота вращения двигателя, об/мин.

3.4.8. Полное сопротивление делителя напряжения определим по формуле:

R_д=U_тг/I_{тг ном}=149,5/0,1=1,5 кОм, (3.34)

где I_{тг ном} - номинальный ток тахогенератора, А.

3.4.9. Мощность резисторов:

P_д=U_тгI_{тг ном}=149,5´0,1=14,95 Вт. (3.35)

(3.36)

Условие согласования: R_д¢£

=2400/10=240 Ом, (3.37)

где R_{вх д}=2,4кОм - входное сопротивление датчика ДН-2АИ(УБСР-АИ)

Передаточная функция ПИ-регулятора скорости имеет вид:

(3.38)

3.4.10. Параметры ПИ-регулятора скорости:

(3.39)